特許 7186540 液体吐出ヘッド用基板、液体吐出ヘッド、および、液体吐出装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-12-01

(45)【発行日】2022-12-09

(54)【発明の名称】液体吐出ヘッド用基板、液体吐出ヘッド、および、液体吐出装置

(51)【国際特許分類】

   B41J 2/14 20060101AFI20221202BHJP

   B41J 2/16 20060101ALI20221202BHJP

【ＦＩ】

B41J2/14 209

B41J2/14 611

B41J2/14 613

B41J2/14 605

B41J2/16 503

B41J2/16 101

【請求項の数】 23

(21)【出願番号】P 2018148023

(22)【出願日】2018-08-06

(65)【公開番号】P2020023078

(43)【公開日】2020-02-13

【審査請求日】2021-08-02

(73)【特許権者】

【識別番号】000001007

【氏名又は名称】キヤノン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110003281

【氏名又は名称】弁理士法人大塚国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】永持 創一朗

(72)【発明者】

【氏名】青木 武志

【審査官】加藤 昌伸

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１７－０８７４６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－０００９２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１９３２１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１０７４２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－２１３８６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－１２６１０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－０７２４１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０５５０４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－００８６８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－０６１７５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－０２５５４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１４－５０３３９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１０８７０７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ４１Ｊ ２／０１ － ２／２１５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基材と、
前記基材の主面に配された半導体素子と、
前記主面の上に配され、液体を吐出するための液体吐出素子と、
前記主面と前記液体吐出素子との間に配された絶縁膜と、
前記基材および前記絶縁膜を貫通する複数の液体供給口と、
前記複数の液体供給口が接続された共通液室と、
前記半導体素子と前記液体吐出素子とを電気的に接続するために前記絶縁膜の中に配された第１導電体パターンと、
前記主面に対する正射影において、前記複数の液体供給口のそれぞれを個別に囲むように前記絶縁膜の中に配された複数の第２導電体パターンと、を備え、
前記絶縁膜は、第１絶縁膜、および、前記第１絶縁膜と前記液体吐出素子との間に配された第２絶縁膜を含み、
前記第１絶縁膜と前記第２絶縁膜とが、前記主面に沿う方向に延在する接合面において接合され、
前記第１導電体パターンは、前記第１絶縁膜の中に配された第１導電部材と前記第２絶縁膜の中に配された第２導電部材とを含み、
前記第１導電部材と前記第２導電部材とは、前記接合面において接合され、
前記複数の第２導電体パターンの各々は、前記第１絶縁膜の中に配された第３導電部材と前記第２絶縁膜の中に配された第４導電部材とを含み、
前記第３導電部材と前記第４導電部材とが、前記接合面において接合していることを特徴とする液体吐出ヘッド用基板。

【請求項2】

前記第１導電部材と前記第２導電部材との接合部と、前記第３導電部材と前記第４導電部材との接合部とが、同じ材料によって構成されていることを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッド用基板。

【請求項3】

前記主面と交差する方向において、前記第１導電部材と前記第３導電部材とが同じ高さを有し、前記第２導電部材と前記第４導電部材とが同じ高さを有することを特徴とする請求項１または２に記載の液体吐出ヘッド用基板。

【請求項4】

前記第３導電部材および前記第４導電部材が、金属を含むことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の液体吐出ヘッド用基板。

【請求項5】

前記第３導電部材および前記第４導電部材が、銅を含むことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の液体吐出ヘッド用基板。

【請求項6】

前記第３導電部材は、銅を含む第１金属層と、前記第１金属層と前記第１絶縁膜との間に配された第１バリアメタル層と、を含み、
前記第４導電部材は、銅を含む第２金属層と、前記第２金属層と前記第２絶縁膜との間に配された第２バリアメタルと、を含むことを特徴とする請求項５に記載の液体吐出ヘッド用基板。

【請求項7】

前記複数の第２導電体パターンの各々とそれによって取り囲まれた前記液体供給口との間に前記第１導電体パターンが配されないことを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の液体吐出ヘッド用基板。

【請求項8】

前記第３導電部材と前記第４導電部材との接合部の前記液体に対する耐性が、前記第１絶縁膜と前記第２絶縁膜との接合部の前記液体に対する耐性よりも高いことを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載の液体吐出ヘッド用基板。

【請求項9】

前記液体供給口の壁面のうち少なくとも前記第１絶縁膜と前記第２絶縁膜との接合部を覆うように、保護パターンが配されることを特徴とする請求項１乃至８の何れか１項に記載の液体吐出ヘッド用基板。

【請求項10】

前記第２導電体パターンが、前記第１導電体パターンから電気的に絶縁されていることを特徴とする請求項１乃至９の何れか１項に記載の液体吐出ヘッド用基板。

【請求項11】

前記液体吐出ヘッド用基板が、前記第２導電体パターンの電位を制御するための電位制御パターンをさらに含むことを特徴とする請求項１乃至１０の何れか１項に記載の液体吐出ヘッド用基板。

【請求項12】

前記液体吐出ヘッド用基板の動作中において、前記第２導電体パターンに負の電位が印加されることを特徴とする請求項１１に記載の液体吐出ヘッド用基板。

【請求項13】

前記液体吐出ヘッド用基板が、前記第２導電体パターンと前記基材との間の電位差を測定するための電位差測定パターンをさらに含むことを特徴とする請求項１乃至１２の何れか１項に記載の液体吐出ヘッド用基板。

【請求項14】

液体吐出ヘッド用基板であって、
基材と、
前記基材の主面に配された半導体素子と、
前記主面の上に配され、液体を吐出するための液体吐出素子と、
前記主面と前記液体吐出素子との間に配された絶縁膜と、
前記基材および前記絶縁膜を貫通する液体供給口と、
前記半導体素子と前記液体吐出素子とを電気的に接続するために前記絶縁膜の中に配された第１導電体パターンと、
前記主面に対する正射影において、前記液体供給口を囲むように前記絶縁膜の中に配された第２導電体パターンと、を備え、
前記絶縁膜は、第１絶縁膜、および、前記第１絶縁膜と前記液体吐出素子との間に配された第２絶縁膜を含み、
前記第１絶縁膜と前記第２絶縁膜とが、前記主面に沿う方向に延在する接合面において接合され、
前記第１導電体パターンは、前記第１絶縁膜の中に配された第１導電部材と前記第２絶縁膜の中に配された第２導電部材とを含み、
前記第１導電部材と前記第２導電部材とは、前記接合面において接合され、
前記第２導電体パターンは、前記第１絶縁膜の中に配された第３導電部材と前記第２絶縁膜の中に配された第４導電部材とを含み、
前記第３導電部材と前記第４導電部材とが、前記接合面において接合し、
前記液体吐出ヘッド用基板の動作中において、前記第２導電体パターンに負の電位が印加されることを特徴とする液体吐出ヘッド用基板。

【請求項15】

基材と、
前記基材の主面に配された半導体素子と、
前記主面の上に配され、液体を吐出するための液体吐出素子と、
前記主面と前記液体吐出素子との間に配された絶縁膜と、
前記基材および前記絶縁膜を貫通する液体供給口と、
前記半導体素子と前記液体吐出素子とを電気的に接続するために前記絶縁膜の中に配された第１導電体パターンと、
前記主面に対する正射影において、前記液体供給口を囲むように前記絶縁膜の中に配された第２導電体パターンと、
前記第２導電体パターンと前記基材との間の電位差を測定するための電位差測定パターンと、を備え、
前記絶縁膜は、第１絶縁膜、および、前記第１絶縁膜と前記液体吐出素子との間に配された第２絶縁膜を含み、
前記第１絶縁膜と前記第２絶縁膜とが、前記主面に沿う方向に延在する接合面において接合され、
前記第１導電体パターンは、前記第１絶縁膜の中に配された第１導電部材と前記第２絶縁膜の中に配された第２導電部材とを含み、
前記第１導電部材と前記第２導電部材とは、前記接合面において接合され、
前記第２導電体パターンは、前記第１絶縁膜の中に配された第３導電部材と前記第２絶縁膜の中に配された第４導電部材とを含み、
前記第３導電部材と前記第４導電部材とが、前記接合面において接合していることを特徴とする液体吐出ヘッド用基板。

【請求項16】

基材と、
前記基材の主面に配された半導体素子と、
前記主面の上に配された液体吐出素子と、
前記主面と前記液体吐出素子との間に配された絶縁膜と、
前記基材および前記絶縁膜を貫通する液体供給口と、
前記半導体素子と前記液体吐出素子とを電気的に接続するために前記絶縁膜の中に配された導電体パターンと、
保護パターンと、
前記保護パターンの電位を制御するための電位制御パターンと、を備え、
前記絶縁膜は、第１絶縁膜、および、前記第１絶縁膜と前記液体吐出素子との間に配された第２絶縁膜とを含み、
前記第１絶縁膜と前記第２絶縁膜とが、前記主面に沿う方向に延在する接合面において接合され、
前記導電体パターンは、前記第１絶縁膜の中に配された第１導電部材と前記第２絶縁膜の中に配された第２導電部材とを含み、
前記第１導電部材と前記第２導電部材とは、前記接合面において接合され、
前記保護パターンは、前記液体供給口の壁面のうち少なくとも前記第１絶縁膜と前記第２絶縁膜との接合部を覆うように配されることを特徴とする液体吐出ヘッド用基板。

【請求項17】

前記保護パターンが、前記絶縁膜および前記基材のうち前記液体供給口が貫通した壁面の全体を覆うことを特徴とする請求項１６に記載の液体吐出ヘッド用基板。

【請求項18】

前記保護パターンが、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、バナジウム、ニオブおよびタンタルのうち少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１６または１７に記載の液体吐出ヘッド用基板。

【請求項19】

前記保護パターンが導電性を備え、
前記保護パターンが、前記導電体パターンから電気的に絶縁されていることを特徴とする請求項１６乃至１８の何れか１項に記載の液体吐出ヘッド用基板。

【請求項20】

前記液体吐出ヘッド用基板の動作中において、前記保護パターンに負の電位が印加されることを特徴とする請求項１６乃至１９のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド用基板。

【請求項21】

基材と、
前記基材の主面に配された半導体素子と、
前記主面の上に配された液体吐出素子と、
前記主面と前記液体吐出素子との間に配された絶縁膜と、
前記基材および前記絶縁膜を貫通する液体供給口と、
前記半導体素子と前記液体吐出素子とを電気的に接続するために前記絶縁膜の中に配された導電体パターンと、
保護パターンと、
前記保護パターンと前記基材との間の電位差を測定するための電位差測定パターンと、を備え、
前記絶縁膜は、第１絶縁膜、および、前記第１絶縁膜と前記液体吐出素子との間に配された第２絶縁膜とを含み、
前記第１絶縁膜と前記第２絶縁膜とが、前記主面に沿う方向に延在する接合面において接合され、
前記導電体パターンは、前記第１絶縁膜の中に配された第１導電部材と前記第２絶縁膜の中に配された第２導電部材とを含み、
前記第１導電部材と前記第２導電部材とは、前記接合面において接合され、
前記保護パターンは、前記液体供給口の壁面のうち少なくとも前記第１絶縁膜と前記第２絶縁膜との接合部を覆うように配されていることを特徴とする液体吐出ヘッド用基板。

【請求項22】

請求項１乃至２１の何れか１項に記載の液体吐出ヘッド用基板と、前記液体吐出ヘッド用基板によって液体の吐出が制御される吐出口と、を備えることを特徴とする液体吐出ヘッド。

【請求項23】

請求項２２に記載の液体吐出ヘッドと、前記液体吐出ヘッドに液体を吐出させるための駆動信号を供給する手段と、を有することを特徴とする液体吐出装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、液体吐出ヘッド用基板、液体吐出ヘッド、および、液体吐出装置に関する。

【背景技術】

【0002】

文字や画像などの情報を紙やフィルムなどの記録媒体に記録する記録装置において、液体吐出ヘッドが広く用いられている。特許文献１には、半導体素子が形成された駆動回路基板と吐出素子が形成された流路形成基板とを接合させた液体吐出ヘッドが示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１６－１６５８７５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１の液体吐出ヘッドにおいて、インクを供給するためのマニホールドが、駆動回路基板と流路形成基板とが接合する接合部を通過する。液体吐出ヘッドの動作時において、インクなどの液体がマニホールド内に装填されると、接合部が液体に曝され、接合部が浸食される場合がある。浸食が、駆動回路基板と流路形成基板とを電気的に接続するための導電体パターンまで到達してしまった場合、液体を介して導電体パターン間のショートが発生するなど、液体吐出ヘッドの信頼性が低下してしまう。

【0005】

本発明は、液体吐出ヘッドに用いる液体吐出ヘッド用基板の信頼性の低下を抑制する技術を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の１つの側面は、液体吐出ヘッド用基板に係り、前記液体吐出ヘッド用基板は、基材と、前記基材の主面に配された半導体素子と、前記主面の上に配され、液体を吐出するための液体吐出素子と、前記主面と前記液体吐出素子との間に配された絶縁膜と、前記基材および前記絶縁膜を貫通する複数の液体供給口と、前記複数の液体供給口が接続された共通液室と、前記半導体素子と前記液体吐出素子とを電気的に接続するために前記絶縁膜の中に配された第１導電体パターンと、前記主面に対する正射影において、前記複数の液体供給口のそれぞれを個別に囲むように前記絶縁膜の中に配された複数の第２導電体パターンと、を備え、前記絶縁膜は、第１絶縁膜、および、前記第１絶縁膜と前記液体吐出素子との間に配された第２絶縁膜を含み、前記第１絶縁膜と前記第２絶縁膜とが、前記主面に沿う方向に延在する接合面において接合され、前記第１導電体パターンは、前記第１絶縁膜の中に配された第１導電部材と前記第２絶縁膜の中に配された第２導電部材とを含み、前記第１導電部材と前記第２導電部材とは、前記接合面において接合され、前記複数の第２導電体パターンの各々は、前記第１絶縁膜の中に配された第３導電部材と前記第２絶縁膜の中に配された第４導電部材とを含み、前記第３導電部材と前記第４導電部材とが、前記接合面において接合している。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、液体吐出ヘッドに用いる液体吐出ヘッド用基板の信頼性の低下を抑制する技術を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明の実施形態に係る液体吐出ヘッド用基板の構成例を示す図。

【図2】図１の液体吐出ヘッド用基板の製造方法の例を示す図。

【図3】図１の液体吐出ヘッド用基板の製造方法の例を示す図。

【図4】図１の液体吐出ヘッド用基板の製造方法の例を示す図。

【図5】図１の液体吐出ヘッド用基板の変形例を示す図。

【図6】図５の液体吐出ヘッド用基板の変形例を示す図。

【図7】図１の液体吐出ヘッド用基板の変形例を示す図。

【図8】銅の電位－ｐＨ図。

【図9】図１、５、６、７の液体吐出ヘッド用基板を用いた液体吐出装置の構成例を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本発明に係る液体吐出ヘッド用基板の具体的な実施形態を、添付図面を参照して説明する。以下の説明および図面において、複数の図面に渡って共通の構成については共通の符号を付している。そのため、複数の図面を相互に参照して共通する構成を説明し、共通の符号を付した構成については適宜説明を省略する。

【0010】

第１の実施形態
図１（ａ）～４（ｃ）を参照して、本発明の実施形態による液体吐出ヘッド用基板の構造および製造方法について説明する。図１（ａ）は、本発明の第１の実施形態における液体吐出ヘッド用基板１００の構成例を示す断面図であり、図１（ｂ）は、液体吐出ヘッド用基板１００の上面図、図１（ｃ）は、図１（ａ）の点線Ａで囲まれた部分の拡大図である。ここで、図１（ａ）は、図１（ｂ）のＢ－Ｂ’間の断面を示した図である。図１（ｄ）、１（ｅ）は、図１（ａ）の接合面１２１における上面図および下面図である。ここで、本明細書において、基材１１０から接合面１２１に向かう方向を「上」方向と呼ぶ。例えば、図１（ａ）において、基材１１０の上に液体吐出素子１３０が配される、と表現する。

【0011】

液体吐出ヘッド用基板１００は、複写機、ファクシミリ、ワードプロセッサなどの液体吐出装置に用いられる。以下の実施形態では、液体吐出ヘッド用基板１００が備える液体を吐出するための液体吐出素子１３０として、発熱抵抗素子が使用される場合を示す。しかしながら、これに限られることはなく、液体吐出素子１３０は、液体を吐出させるためのエネルギを液体に付与可能な素子であればよく、例えば圧電素子などが用いられてもよい。

【0012】

液体吐出ヘッド用基板１００は、基材１１０、基材１１０の主面に配された半導体素子１１１、基材１１０の主面の上に配され、液体を吐出するための液体吐出素子１３０、基材１１０の主面と液体吐出素子１３０との間に配された絶縁膜１４０を含む。また、液体吐出ヘッド用基板１００は、半導体素子１１１と液体吐出素子１３０とを電気的に接続するために絶縁膜１４０の中に配された導電体パターン１２０（第１導電体パターン）を含む。また、液体吐出ヘッド用基板１００は、液体吐出素子１３０に液体を供給するために、基材１１０および絶縁膜１４０を貫通する液体供給口１６０を含む。本実施形態において、液体供給口１６０は、１つの液体吐出素子１３０に対して２つずつ配されており、それぞれの液体供給口１６０は、共通液室１６１に接続されている。さらに、液体吐出ヘッド用基板１００は、基材１１０の主面に対する正射影において、液体供給口１６０を取り囲むように絶縁膜１４０の中に配されたガードリング構造の導電体パターン１５０（第２導電体パターン）を含む。本実施形態において、図１（ａ）に示される半導体素子１１１、液体吐出素子１３０、導電体パターン１２０、液体供給口１６０および導電体パターン１５０によって、１つのユニットＵＮＩＴが構成されている。液体吐出ヘッド用基板１００は、基材１１０や基材１１０の上の絶縁膜１４０に複数のユニットＵＮＩＴが配される（形成される）ことによって構成される。本実施形態において、液体供給口１６０は、１つのユニットに配される１つの液体吐出素子１３０に対して２つ配されるが、例えば、液体供給口１６０は、１つのユニットに１つであってもよいし、３つ以上配されてもよい。また、例えば、共通液室１６１は、複数のユニットＵＮＩＴ間で共有されてもよい。

【0013】

基材１１０には、例えばシリコンなどの半導体基板が用いられうる。基材１１０には、トランジスタなどの半導体素子１１１と、ＬＯＣＯＳやＳＴＩなどの素子分離領域（不図示）が形成されている。

【0014】

絶縁膜１４０は、絶縁膜１４０ａ（第１絶縁膜）、および、絶縁膜１４０ａと液体吐出素子１３０との間いに配された絶縁膜１４０ｂ（第２絶縁膜）とを含む。絶縁膜１４０ａと絶縁膜１４０ｂとは、基材１１０の主面に沿う方向に延在する接合面１２１において接合された積層構造を備える。接合面１２１は、基材１１０の主面と略平行であってもよい。絶縁膜１４０には、酸化シリコンや窒化シリコン、酸窒化シリコンなどの各種の絶縁材料が用いられうる。

【0015】

導電体パターン１２０は、絶縁膜１４０ａの中に配された導電部材１２５（第１導電部材）を含む導電体パターン１２０ａと絶縁膜１４０ｂの中に配された導電部材１２７（第２導電部材）を含む導電体パターン１２０ｂとを含む。導電部材１２５と導電部材１２７とは、接合面１２１において接合されている。また、導電体パターン１２０ａは、絶縁膜１４０ａの内部に配された導電部材１２４を含む。導電部材１２４、１２５は、例えば、配線パターンでありうる。複数層にわたって配された導電部材１２４、１２５のうち基材１１０に最も近い導電部材１２４は、基材１１０に形成された半導体素子１１１などとプラグ２０２を介して電気的に接続されている。また、導電部材１２４と導電部材１２５とは、プラグ２０４を介して互いに接続されている。また、導電体パターン１２０ｂは、絶縁膜１４０ｂの内部に配された導電部材１２８を含む。導電部材１２７、１２８は、例えば、配線パターンでありうる。複数層にわたって配された導電部材１２７、１２８のうち基材１１０から最も遠い導電部材１２８は、プラグ３０３を介して液体吐出素子１３０と電気的に接続されている。また、導電部材１２７と導電部材１２８とは、プラグ３０５を介して互いに接続されている。

【0016】

導電体パターン１５０は、絶縁膜１４０ａの中に配された導電部材１５０ａ（第３導電部材）と絶縁膜１４０ｂの中に配された導電部材１５０ｂ（第４導電部材）とを含む。導電部材１５０ａと導電部材１５０ｂとは、接合面１２１において接合している。導電部材１５０ａと導電部材１５０ｂとは、図１（ｄ）、１（ｅ）に示されるように、液体供給口１６０の外周を囲むように配されている。液体吐出ヘッド用基板１００が組み込まれた液体吐出装置の使用時において、液体吐出ヘッド用基板１００には、液体吐出素子１３０を用いて吐出させる液体が、共通液室１６１および液体供給口１６０に装填される。接合面１２１において、絶縁膜１４０ａと１４０ｂとの結合部が液体によって浸食されてしまうと、液体を介して導電体パターン１２０間のショートが発生するなど、液体吐出ヘッドの信頼性が低下してしまう可能性がある。そこで、液体供給口１６０の外周を取り囲むように、導電体パターン１５０が設けられる。詳細は後述するが、導電体パターン１５０の導電部材１５０ａと導電部材１５０ｂとの結合部の液体に対する耐性が、絶縁膜１４０ａと絶縁膜１４０ｂとの結合部の液体に対する耐性よりも高くなるように、導電体パターン１５０を構成する材料が選択される。また、図１（ａ）、１（ｄ）、１（ｅ）に示されるように、それぞれのユニットＵＮＩＴにおいて、導電体パターン１５０と導電体パターン１５０によって取り囲まれた液体供給口１６０との間に導電体パターン１２０は配されない。

【0017】

導電部材１５０ａ、１５０ｂを含む導電体パターン１５０は、導電体パターン１２０と同様に導電性を備えうる。この場合、導電体パターン１５０が、それぞれのユニットＵＮＩＴにおいて、同じユニットＵＮＩＴに配される半導体素子１１１や導電体パターン１２０から電気的に絶縁されていてもよい。つまり、導電体パターン１５０と導電体パターン１２０とは、互いに電気的に接続されていなくてもよい。換言すると、導電体パターン１５０は、信号伝達や電力供給に寄与しない導電体パターンであってもよい。このため、導電体パターン１５０は、液体吐出ヘッド用基板１００が組み込まれた液体吐出装置の動作時において、電気的にフローティングの状態で用いられうる。また、後述するが、液体吐出装置の動作時において、導電体パターン１５０に所定の電位が印加されてもよい。

【0018】

導電体パターン１２０ａと導電体パターン１２０ｂとの接合部と、導電部材１５０ａと導電部材１５０ｂとの接合部とが、同じ構造や同じ材料によって構成されていてもよい。具体的には、導電部材１５０ａ、１５０ｂと導電部材１２５、１２７とのそれぞれが、同じバリアメタル層と同じ金属層とを備える同じ積層構造を有していてもよい。導電部材１５０ａ、１５０ｂおよび導電部材１２５、１２７のバリアメタル層は、例えばタンタル、タンタル化合物、チタン、チタン化合物によって形成され、金属層に含まれる材料の拡散や相互反応を抑制する。また、導電部材１５０ａ、１５０ｂおよび導電部材１２５、１２７の金属層は、例えば銅などのバリアメタル層と比較して低抵抗な金属によって形成されていてもよい。

【0019】

図１（ｃ）に示されるように、導電部材１２５は、金属層１２５ａとバリアメタル層１２５ｂとを含み構成されうる。バリアメタル層１２５ｂは、金属層１２５ａと絶縁膜１４０ａとの間に配される。導電部材１２７は、金属層１２７ａとバリアメタル層１２７ｂとを含み構成されうる。バリアメタル層１２７ｂは、金属層１２７ａと絶縁膜１４０ｂとの間に配される。導電部材１５０ａは、金属層１５１ａ（第１金属層）とバリアメタル層１５２ａ（第１バリアメタル層）とを含み構成されうる。バリアメタル層１５２ａは、金属層１５１ａと絶縁膜１４０ａとの間に配される。導電部材１５０ｂは、金属層１５１ｂ（第２金属層）とバリアメタル層１５２ｂ（第２バリアメタル層）とを含み構成されうる。バリアメタル層１５２ｂは、金属層１５１ｂと絶縁膜１４０ｂとの間に配されうる。接合面１２１において、金属層１２５ａと金属層１２７ａと、バリアメタル層１２５ｂとバリアメタル層１２７ｂと、金属層１５１ａと金属層１５１ｂと、バリアメタル層１５２ａとバリアメタル層１５２ｂ、絶縁膜１４０ａと絶縁膜１４０ｂと、がそれぞれ互いに接合されている。図１（ｃ）に示されるように、導電部材１２５の上面と導電部材１５０ａの上面と絶縁膜１４０ａの上面とは、同一面上にあり、導電部材１２７の下面と導電部材１５０ｂの下面と絶縁膜１４０ｂの下面とは、同一面上にある。また、図１（ｃ）に示されるように、基材１１０の主面と交差（例えば、直交）する方向において、導電部材１５０ａと導電部材１２５とが同じ高さを有していてもよい。同様に、基材１１０の主面と交差する方向において、導電部材１５０ｂと導電部材１２７とが同じ高さを有していてもよい。換言すると、導電部材１５０ａ、１５０ｂおよび導電部材１２５、１２７のバリアメタル層や金属層が、それぞれ同じ厚さを有していてもよい。後述するように液体吐出ヘッド用基板１００は２枚の基板を接合することによって製造される。この２枚の基板が互いに接合される面が、接合面１２１となる。

【0020】

液体吐出素子１３０は、導電体パターン１２０の上に位置する。導電体パターン１２０によって（具体的には導電体パターン１２０に含まれる導電材によって）半導体素子１１１と液体吐出素子１３０とは、互いに電気的に接続されている。上述のように、本実施形態において、液体吐出素子１３０には発熱抵抗素子が用いられ、例えばタンタルやタンタル化合物によって形成されうる。また、発熱抵抗素子は、ポリシリコンやタングステン、タングステン化合物によって形成されてもよい。１つのユニットＵＮＩＴに配される液体吐出素子１３０は１つに限られることはなく、吐出する液体の量に応じて、１つのユニットＵＮＩＴに２つ以上の液体吐出素子１３０が配されていてもよい。また、液体吐出素子１３０の上には、液体が液体吐出素子１３０に直接触れないように、保護膜が配されうる。保護膜には、例えば、窒化シリコンが用いられてもよい。さらに、保護膜の上に、例えばタンタルやタンタル化合物を用いた耐キャビテーション膜が配されていてもよい。

【0021】

次に、図２（ａ）～図４（ｂ）を参照し、液体吐出ヘッド用基板１００の製造方法について説明する。まず、図２（ａ）～２（ｆ）を用いて、液体吐出ヘッド用基板１００のうち基材１１０から接合面１２１までの半導体素子１１１を含む基板２００の形成について説明する。

【0022】

基板２００の形成は、まず、図２（ａ）に示されるように、シリコンなどの半導体材料を用いた基材１１０に半導体素子１１１や素子分離領域（不図示）を形成する。半導体素子１１１は、例えばトランジスタなどのスイッチ素子であってもよい。また、素子分離領域は、ＬＯＣＯＳ法で形成されてもよいし、ＳＴＩ法で形成されてもよい。

【0023】

次いで、半導体素子１１１が形成された基材１１０の上に、絶縁膜１４０ａの一部となる絶縁層２０１を成膜する。絶縁層２０１の成膜後、絶縁層２０１の所定の位置にホールを開口し、図２（ｂ）に示されるように、ホール内にプラグ２０２を形成する。プラグ２０２は、例えば、絶縁層２０１の上にタングステンなどを用いた金属膜を形成し、この金属膜のうち絶縁層２０１に開口したホールに入り込んだ部分以外をエッチバック法やＣＭＰ法を用いて除去することによって形成される。プラグ２０２の形成において、チタンやチタン化合物を用いたバリアメタル層を形成してから、タングステンが成膜されてもよい。絶縁層２０１には、例えば、ＳｉＯ_２が用いられる。絶縁層２０１上面は、プラグ２０２を形成する際のＣＭＰ工程などによって平坦化されてもよい。

【0024】

プラグ２０２の形成後、図２（ｃ）に示されるように、絶縁層２０１の上に導電部材１２４を形成する。導電部材１２４には、例えば、アルミニウムが用いられてもよい。絶縁層２０１の上に導電部材１２４を形成するためのアルミニウムなどの金属膜を成膜し、この金属膜の上に所望の形状のマスクパターンを形成する。次いで、マスクパターンの開口を介して、金属膜をエッチングすることによって、導電部材１２４が形成される。

【0025】

導電部材１２４の形成後、図２（ｄ）に示されるように、絶縁層２０１および導電部材１２４の上に絶縁膜１４０ａの一部となる絶縁層２０３を形成し、絶縁層２０３にプラグ２０４を形成する。プラグ２０４は、バリアメタル層および金属層を含んでもよいし、金属層のみであってもよい。バリアメタル層には、例えば、チタンやチタン化合物が用いられる。また、金属層には、例えば、タングステンが用いられる。絶縁層２０３には、例えば、ＳｉＯ_２が用いられる。

【0026】

絶縁層２０３およびプラグ２０４を形成した後、図２（ｅ）に示されるように、絶縁層２０３の上に、絶縁膜１４０ａの一部となる絶縁層２０５と、導電部材１２５および導電部材１５０ａと、を形成する。図２（ｆ）は、図２（ｅ）の上面図であり、導電部材１５０ａは、後の工程で形成される液体供給口１６０の周囲を囲うガードリング構造として配置される。

【0027】

導電部材１２５および導電部材１５０ａは、例えば、ダマシン法を用いて同時に形成することができる。この場合、導電部材１２５および導電部材１５０ａは、同じ材料によって構成され、基材１１０の主面と交差する方向に同じ高さを有しうる。導電部材１２５および導電部材１５０ａは、上述のように、それぞれバリアメタル層１２５ｂ、１５２ａおよび金属層１２５ａ、１５１ａを含んでもよい。バリアメタル層１２５ｂ、１５２ａには、例えば、タンタルやタンタル化合物、チタン、チタン化合物が用いられる。また、金属層１２５ａ、１５１ａには、例えば、銅が用いられる。また、絶縁層２０５には、例えば、ＳｉＯ_２が用いられる。

【0028】

以上の工程を含み、基板２００が形成される。本実施形態において、基板２００は、２層の導電部材１２４、１２５を含むが、導電部材が配される層数は、これに限られることはない。導電部材が配される層の数は、１層であってもよいし、３層以上であってもよい。導電部材１２４、１２５、プラグ２０２、２０４が、上述の液体吐出ヘッド用基板１００の導電体パターン１２０ａを構成する。また、本実施形態において、絶縁膜１４０ａは、絶縁層２０１、絶縁層２０３および絶縁層２０５を含むが、導電部材が配される層数に応じて、絶縁膜１４０ａに含まれる絶縁層の層数は、適宜変化しうる。

【0029】

また、本実施形態において、導電部材１５０ａは、１層構造であるが、２層以上にしてもよい。導電部材１５０ａが、２層以上の構成を有する場合、複数層の導電部材１５０ａのうち１層の導電部材１５０ａは、基板２００の表面に露出する。また、導電部材１５０ａが、２層以上の構成を有する場合、それぞれの層に配された導電部材１５０ａは、プラグによって互いに接続されていてもよい。

【0030】

次に、図３（ａ）～３（ｆ）を用いて、液体吐出ヘッド用基板１００のうち接合面１２１から液体吐出素子１３０側を構成することになる基板３００の形成について説明する。本明細書において、基板２００の形成について先に説明を行うが、基板２００の形成と基板３００の形成との順番について特に制限はない。基板２００を先に製造してもよいし、基板３００を先に製造してもよいし、基板２００と基板３００とを並行して製造してもよい。

【0031】

まず、図３（ａ）に示されるように、基材３０１の上に液体吐出素子１３０を形成する。基材３０１には、シリコンなどの半導体基板が用いられてもよいし、ガラスなどの絶縁体基板が用いられてもよい。本実施形態において、発熱抵抗素子である液体吐出素子１３０は、例えば、タンタルやタンタル化合物、ポリシリコン、タングステン、タングステン化合物などを用いて形成される。また、液体吐出素子１３０を形成する前に、基材３０１の上に窒化シリコンなどを用いた保護膜が形成されていてもよい。保護膜は、後述の基材３０１を除去する工程において、基材３０１と保護膜との間でエッチングの選択性がある材料が用いられうる。

【0032】

液体吐出素子１３０の形成後、基材３０１および液体吐出素子１３０の上に、絶縁膜１４０ｂの一部となる絶縁層３０２を形成する。絶縁層３０２の形成後、絶縁層３０２の所定の位置にホールを開口し、図３（ｂ）に示されるように、ホール内にプラグ３０３を形成する。プラグ３０３は、例えば、絶縁層３０２の上にタングステンなどを用いた金属膜を形成し、この金属膜のうち絶縁層３０２に開口したホールに入り込んだ部分以外をエッチバック法やＣＭＰ法を用いて除去することによって形成される。プラグ３０３の形成において、チタンやチタン化合物を用いたバリアメタル層を形成してから、タングステンが成膜されてもよい。絶縁層３０２には、ＳｉＯ_２が用いられる。さらに、絶縁層３０２の上面を平坦化することによって、絶縁層３０２の厚さを調節してもよい。

【0033】

プラグ３０３の形成後、図３（ｃ）に示されるように、絶縁層３０２の上に導電部材１２８を形成する。導電部材１２８には、例えば、アルミニウムが用いられてもよい。絶縁層３０２の上に導電部材１２８を形成するためのアルミニウムなどの金属膜を成膜し、この金属膜の上に所望の形状のマスクパターンを形成する。次いで、マスクパターンの開口を介して、金属膜をエッチングすることによって、導電部材１２８が形成される。

【0034】

導電部材１２８の形成後、図３（ｄ）に示されるように、絶縁層３０２および導電部材１２８の上に絶縁膜１４０ｂの一部となる絶縁層３０４を形成し、絶縁層３０４にプラグ３０５を形成する。プラグ３０５は、バリアメタル層および金属層を含んでもよいし、金属層のみであってもよい。バリアメタル層には、例えば、チタンやチタン化合物が用いられる。また、金属層には、例えば、タングステンが用いられる。絶縁層３０４には、例えば、ＳｉＯ_２が用いられる。

【0035】

絶縁層３０４およびプラグ３０５を形成した後、図３（ｅ）に示されるように、絶縁層３０４の上に、絶縁膜１４０ｂの一部となる絶縁層３０６と、導電部材１２７および導電部材１５０ｂと、を形成する。図３（ｆ）は、図３（ｅ）の上面図であり、導電部材１５０ｂは、後の工程で形成される液体供給口１６０の周囲を囲うガードリング構造として配置される。

【0036】

導電部材１２７および導電部材１５０ｂは、例えば、ダマシン法を用いて同時に形成することができる。この場合、導電部材１２７および導電部材１５０ｂは、同じ材料によって構成され、基材３０１の主面と交差する方向に同じ高さを有しうる。導電部材１２７および導電部材１５０ｂは、上述のように、それぞれバリアメタル層１２７ｂ、１５２ｂおよび金属層１２７ａ、１５１ｂを含んでもよい。バリアメタル層１２７ｂ、１５２ｂには、例えば、タンタルやタンタル化合物、チタン、チタン化合物が用いられる。また、金属層１２７ａ、１５１ｂには、例えば、銅が用いられる。また、絶縁層３０６には、例えば、ＳｉＯ_２が用いられる。

【0037】

以上の工程を含み、基板３００が形成される。本実施形態において、基板３００は、２層の導電部材１２７、１２８を含むが、導電部材が配される層数は、これに限られることはない。導電部材が配される層の数は、１層であってもよいし、３層以上であってもよい。導電部材１２７、１２８、プラグ３０３、３０５が、上述の液体吐出ヘッド用基板１００の導電体パターン１２０ｂを構成する。また、本実施形態において、絶縁膜１４０ｂは、絶縁層３０２、絶縁層３０４および絶縁層３０６を含むが、導電部材が配される層数に応じて、絶縁膜１４０ｂに含まれる絶縁層の層数は、適宜変化しうる。

【0038】

また、本実施形態において、導電部材１５０ｂは、１層構造であるが、２層以上にしてもよい。導電部材１５０ｂが、２層以上の構成を有する場合、複数層の導電部材１５０ｂのうち１層の導電部材１５０ｂは、基板３００の表面に露出する。また、導電部材１５０ｂが、２層以上の構成を有する場合、それぞれの層に配された導電部材１５０ｂは、プラグによって互いに接続されていてもよい。

【0039】

次いで、図４（ａ）に示されように、上述の各工程を用いて形成された基板２００と基板３００とを、半導体素子１１１と液体吐出素子１３０とが電気的に接続されるように接合する。具体的には、導電部材１２５と導電部材１２７と、絶縁膜１４０ａと絶縁膜１４０ｂと、導電部材１５０ａと導電部材１５０ｂと、がそれぞれ互いに接合するように、基板２００と基板３００とが貼り合わされる。例えば、所謂、常温接合法を用いて基板２００と基板３００とを接合してもよい。この場合、絶縁膜１４０ａと絶縁膜１４０ｂとは、共有結合によって接合されうる。また、導電部材１２５と導電部材１２７とは、金属結合により接合されうる。同様に、導電部材１５０ａと導電部材１５０ｂとは、金属結合により接合されうる。

【0040】

基板２００と基板３００とを接合した後、図４（ｂ）に示されるように、基板３００のうち基材３０１を除去する。基材３０１は、その全体が除去されてもよい。次いで、基材１１０の半導体素子１１１が配された主面とは反対の側の底面に配される共通液室１６１、および、共通液室１６１から絶縁膜１４０の上面まで連通する液体供給口１６０を形成する。液体供給口１６０および共通液室１６１は、ドライエッチング、ウェットエッチング、レーザ加工、サンドブラスト加工、機械加工などの手法を用いて形成できる。液体供給口１６０と共通液室１６１とは、同じ手法を用いて形成してもよいし、互いに異なる手法を用いて形成してもよい。また、液体供給口１６０と共通液室１６１とは、どちらを先に形成してもよい。液体供給口１６０は、上述したように、ガードリング構造の導電体パターン１５０の内周に取り囲まれるように形成される。これらの工程によって、図１（ａ）に示される液体吐出ヘッド用基板１００が形成される。

【0041】

上述の工程を経て製造された液体吐出ヘッド用基板１００は、液体吐出装置に組み込まれ使用される。液体吐出装置の使用時において、液体吐出ヘッド用基板１００には、液体吐出素子１３０から吐出する液体が、共通液室１６１および液体供給口１６０に装填される。この液体のｐＨは、８～１０の弱アルカリ性である場合が殆どである。本実施形態において絶縁膜１４０ａおよび絶縁膜１４０ｂを構成するＳｉＯ_２の液体に対する溶解性は、ＳｉＯ_２の分子密度に依存し、ＳｉＯ_２の分子密度が低いほど溶解が進みやすい。これは、ＳｉＯ_２に限らず、絶縁膜１４０ａ、１４０ｂとして用いられる種々の絶縁物においても同様である。絶縁膜１４０ａおよび絶縁膜１４０ｂのバルクのＳｉＯ_２の分子密度と比較して、接合面１２１におけるＳｉＯ_２の分子密度は、相対的に低くなりうる。このため、絶縁膜１４０ａと絶縁膜１４０ｂとの接合部では、ＳｉＯ_２の溶解が進みやすい。一方、本実施形態においてガードリング構造の導電体パターン１５０（導電部材１５０ａと導電部材１５０ｂと）を構成する銅の溶解性は、図８に示される電位－ｐＨ図に依存する。液体のｐＨが８～１０の範囲では、電位が０Ｖ以下であれば銅は、不活性領域またはＣｕ_２Ｏの不動態領域に属するため、導電部材１５０ａと導電部材１５０ｂとの接合部は、液体に対して安定した状態である。つまり、導電部材１５０ａと導電部材１５０ｂとの接合部の液体に対する耐性が、絶縁膜１４０ａと絶縁膜１４０ｂとの接合部の液体に対する耐性よりも高い状態にある。さらに、本実施形態において、導電部材１５０ａ、１５０ｂは、銅を用いた金属層１５１ａ、１５１ｂとバリアメタル層１５２ａ、１５２ｂの積層構造を備える。銅とＳｉＯ_２を用いた絶縁膜１４０とが直接、接しているよりも、バリアメタル層１５２ａ、１５２ｂが配された方が、液体の浸潤に対する導電体パターン１５０および導電部材１５０ａ、１５０ｂの結合部の耐性が高くなる。結果として、図１（ａ）に示される液体吐出ヘッド用基板１００において、液体供給口１６０の壁面から絶縁膜１４０の接合面１２１に沿って液体が侵入した場合であっても、ガードリング構造の導電体パターン１５０が液体の侵入を抑制する役割を果たす。これによって、導電体パターン１２０への液体の侵入が抑制され、液体吐出ヘッド用基板１００の信頼性を向上させることが可能となる。

【0042】

本実施形態において、導電部材１５０ａおよび導電部材１２５、導電部材１５０ｂおよび導電部材１２７が、それぞれ同時に同じ材料で形成することを示したが、これに限られることはない。導電部材１５０ａおよび導電部材１２５、導電部材１５０ｂおよび導電部材１２７は、それぞれ異なる材料で別々に形成されてもよい。この場合、導電部材１５０ａ、１５０ｂには、例えば、金属が用いられてもよい。より具体的には、導電部材１５０ａ、１５０ｂに、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、バナジウム、ニオブおよびタンタルなどの材料や、それらの材料の化合物が用いられてもよい。また、この場合、導電部材１５０ａおよび導電部材１２５、導電部材１５０ｂおよび導電部材１２７をそれぞれ形成する順番は、どちらが先に形成されてもよい。導電部材１５０ａ、１５０ｂに用いられる材料は、液体吐出装置に用いられる液体に応じて適宜選択されればよく、導電部材１５０ａ、１５０ｂの接合部の液体に対する耐性が、絶縁膜１４０ａ、１４０ｂの接合部の液体に対する耐性よりも高ければよい。具体的には、導電部材１５０ａ、１５０ｂに導電体を用いることで、絶縁膜１４０ａと絶縁膜１４０ｂとの接合部より高い耐性を得ることができる。また、導電部材１５０ａ、１５０ｂに金属を用いることで、より高い耐性を得ることができる。

【0043】

第２の実施形態
図５（ａ）～５（ｃ）を参照して、本発明の実施形態による液体吐出ヘッド用基板の構造および製造方法について説明する。図５（ａ）は、本発明の第２の実施形態における液体吐出ヘッド用基板５００の構成例を示す断面図であり、図５（ｂ）は、液体吐出ヘッド用基板５００の上面図である。ここで、図５（ａ）は、図５（ｂ）のＢ－Ｂ’間の断面を示した図である。

【0044】

本実施形態の液体吐出ヘッド用基板５００は、上述の液体吐出ヘッド用基板１００と比較して、導電体パターン１５０の電位を制御するための電位制御パターン５５０をさらに含む。より具体的には、本実施形態の液体吐出ヘッド用基板５００は、電位制御パターン５５０として、電極パッド５０１、プラグ５０３、５０５、導電部材５２８を含む。これ以外は、上述の液体吐出ヘッド用基板１００と同様の構造を備えていてもよい。

【0045】

次いで、液体吐出ヘッド用基板５００の製造方法について説明する。液体吐出ヘッド用基板５００のうち基材１１０から接合面１２１までの基板２００は、上述の製造方法と同様であってもよいため、ここでは説明を省略する。次いで、液体吐出ヘッド用基板５００のうち接合面１２１から液体吐出素子１３０側を構成することになる基板３００’の形成について説明する。

【0046】

まず、図５（ｃ）に示すように、基材３０１の上に発熱抵抗素子である液体吐出素子１３０と電極パッド５０１とを形成する。このとき、液体吐出素子１３０を先に形成してもよいし、電極パッド５０１を先に形成してもよい。電極パッド５０１には、例えば、アルミニウムや金などの金属が用いられる。

【0047】

次いで、基材３０１および液体吐出素子１３０の上に、絶縁膜１４０ｂの一部となる絶縁層３０２を形成する。絶縁層３０２の形成後、絶縁層３０２の所定の位置にホールを開口し、ホール内にプラグ３０３およびプラグ５０３を形成する。プラグ５０３を形成するためのホールを追加で形成し、プラグ５０３を埋め込む以外、上述の図３（ｂ）に示されるプラグ３０３を形成する工程と同様の工程が用いられる。同様に、導電部材５２８は、上述の図３（ｃ）に示される導電部材１２８を形成する工程において、導電部材１２８に追加して形成される。また同様に、プラグ５０５は、上述の図３（ｄ）に示されるプラグ３０５を形成する工程において、プラグ３０５に追加して形成される。図５（ａ）に示されるように、導電体パターン１５０（導電部材１５０ａ、１５０ｂ）は、電極パッド５０１と電気的に接続される。

【0048】

本実施形態の液体吐出ヘッド用基板５００において、導電体パターン１５０に外部から電位を印加することが可能となる。液体吐出装置を使用する際、液体吐出ヘッド用基板５００の動作中において、外部電源より、電極パッド５０１を介して、導電体パターン１５０に負の電位を印加する。導電体パターン１５０（導電部材１５０ａ、１５０ｂ）が、第１の実施形態と同様に銅などで形成されている場合、図８に示されるように、電位が０のときと比べて負の電位を印加すると、銅はより安定な状態となる。このため、導電部材１５０ａと導電部材１５０ｂとの接合部の液体に対する耐性がより高くなる。結果として、上述の第１の実施形態の液体吐出ヘッド用基板１００よりも、導電体パターン１２０への液体の侵入が抑制され、液体吐出ヘッド用基板５００の信頼性をより高くすることができる。電位制御パターン５５０は、それぞれのユニットＵＮＩＴごとに配されていてもよい。また、電位制御パターン５５０は、複数のユニットＵＮＩＴで共有されていてもよい。複数のユニットＵＮＩＴで電位制御パターン５５０が共有されている場合、ユーザが電極パッド５０１を介して導電体パターン１５０に電位を供給するための操作が容易になりうる。

【0049】

第３の実施形態
図６（ａ）～６（ｄ）を参照して、本発明の実施形態による液体吐出ヘッド用基板の構造および製造方法について説明する。図６（ａ）は、本発明の第３の実施形態における液体吐出ヘッド用基板６００の構成例を示す断面図であり、図６（ｂ）は、液体吐出ヘッド用基板６００の上面図である。ここで、図６（ａ）は、図６（ｂ）のＢ－Ｂ’間の断面を示した図である。また、図６（ｃ）、６（ｄ）は、図６（ａ）の接合面１２１における上面図および下面図である。

【0050】

本実施形態の液体吐出ヘッド用基板６００は、上述の液体吐出ヘッド用基板５００と比較して、導電体パターン１５０と基材１１０との間の電位差を測定するための電位差測定パターン６５０をさらに含む。より具体的には、本実施形態の液体吐出ヘッド用基板５００は、電位差測定パターン６５０として、電極パッド６０１、プラグ６０２、６０３、６０４、６０５、導電部材６２４、６２５、６２７、６２８を含む。これ以外は、上述の液体吐出ヘッド用基板５００と同様の構造を備えていてもよい。

【0051】

プラグ６０２は、上述の図２（ｂ）に示されるプラグ２０２を形成する工程において、同時に形成されてもよい。同様に、導電部材６２４は導電部材１２４と、プラグ６０４はプラグ２０４と、導電部材６２５は導電部材１２５と、それぞれ基板２００を製造する際に同時に形成されてもよい。また、電極パッド６０１は、上述の図５（ｃ）に示される電極パッド５０１を形成する工程おいて、同時に形成されてもよい。同様に、プラグ６０３はプラグ３０３、５０３と、導電部材６２８は導電部材１２８、５２８と、プラグ６０５はプラグ３０５、５０５と、導電部材６２７は導電部材１２７と、それぞれ同時に形成されてもよい。

【0052】

本実施形態の液体吐出ヘッド用基板６００において、基材１１０の電位を測定することが可能となる。液体吐出ヘッド用基板６００の使用時において、インクなどの液体が液体供給口１６０に充填されるため、液体と基材１１０とが同電位となる。すなわち、電極パッド６０１と液体が同電位となる。このとき、外部電源を電極パッド５０１と電極パッド６０１とに接続することによって、液体を介して、基材１１０と導電体パターン１５０（導電部材１５０ａ、１５０ｂ）との間で電気的な短絡を検知できる。基材１１０と導電体パターン１５０とが短絡している場合、絶縁膜１４０ａと絶縁膜１４０ｂとの接合部において、絶縁膜１４０の溶解が進んでいる可能性がある。液体の侵入は、上述のように導電体パターン１５０によって抑制されるが、さらなる経時変化によって液体が導電体パターン１２０まで侵入してしまう可能性がある。そこで、基材１１０と導電体パターン１５０との短絡を検知することによって、ユーザに対して、例えば、交換用の液体カートリッジの準備を促すメッセージなどを、吐出装置や吐出装置をユーザが使用するためのパソコンなどの表示部などに表示することができる。液体吐出ヘッド用基板６００に電位差測定パターン６５０を配することによって、より使い勝手の良い液体吐出装置を実現することができる。また、電位制御パターン５５０や電位差測定パターン６５０は、ユニットＵＮＩＴごとに配されてもよいし、複数のユニットＵＮＩＴで共有されていてもよい。ユニットＵＮＩＴごとに電位制御パターン５５０や電位差測定パターン６５０が配される場合、ユニットＵＮＩＴごとに短絡を検知できる。また、複数のユニットＵＮＩＴで電位制御パターン５５０や電位差測定パターン６５０が共有されている場合、共有される範囲内に含まれる短絡を検知できる。液体吐出ヘッド用基板６００の仕様などに応じて、適宜、ユニットＵＮＩＴ間で電位制御パターン５５０や電位差測定パターン６５０の共有の範囲を決定すればよい。

【0053】

第４の実施形態
図７（ａ）～７（ｄ）を参照して、本発明の実施形態による液体吐出ヘッド用基板の構造および製造方法について説明する。図７（ａ）は、本発明の第４の実施形態における液体吐出ヘッド用基板７００の構成例を示す断面図であり、図７（ｂ）は、液体吐出ヘッド用基板７００の上面図である。ここで、図７（ａ）は、図７（ｂ）のＢ－Ｂ’間の断面を示した図である。また、図７（ｃ）、７（ｄ）は、図７（ａ）の接合面１２１における上面図および下面図である。

【0054】

本実施形態の液体吐出ヘッド用基板７００は、上述の液体吐出ヘッド用基板１００と比較して、ガードリング構造の導電体パターン１５０が配されない一方、保護パターン７０１が配されている。保護パターン７０１は、液体供給口１６０の壁面のうち少なくとも絶縁膜１４０ａと絶縁膜１４０ｂとの接合部を覆うように配される。換言すると、保護パターン７０１は、絶縁膜１４０の液体供給口１６０が貫通した壁面のうち少なくとも接合面１２１を覆うように配される。図７（ａ）に示されるように、保護パターン７０１が、絶縁膜１４０および基材１１０のうち液体供給口１６０が貫通した壁面の全体を覆っていてもよい。さらに、保護パターン７０１は、基材１１０のうち共通液室１６１の部分や半導体素子１１１が配される主面とは反対側の面を覆っていてもよい。これ以外は、上述の液体吐出ヘッド用基板１００と同様の構造を備えていてもよい。

【0055】

次いで、液体吐出ヘッド用基板７００の製造方法について説明する。液体吐出ヘッド用基板７００は、導電体パターン１５０を形成しないこと以外、上述の液体吐出ヘッド用基板１００と同様の工程を用いて液体供給口１６０および共通液室１６１まで形成してもよい。液体供給口１６０および共通液室１６１を形成した後、保護パターン７０１を形成する。保護パターン７０１の形成方法としては、ＣＶＤ法、スパッタリング法、原子層堆積法（ＡＬＤ：Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）などの成膜手法から適宜選択できる。液体供給口１６０および共通液室１６１において、アスペクト比が高い機械的構造が形成されている場合がある。液体供給口１６０の壁面に確実に保護パターン７０１を形成するために、つき廻り性がよい原子層堆積法によって保護パターン７０１が形成されてもよい。保護パターン７０１には、チタンオキサイド、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、バナジウム、ニオブ、タンタルなどが用いられてもよい。保護パターン７０１は、上述の材料を用いた１層構造であってもよいし、２層以上の積層構造であってもよい。例えば、上述の材料と絶縁材料とを用いた積層構造であってもよい。この場合、絶縁材料の層は、絶縁膜１４０の側に配されてもよいし、液体と接触する側に配されてもよい。

【0056】

図７（ａ）に示される構造において、絶縁膜１４０および液体吐出素子１３０の上の保護パターン７０１は、除去されている。保護パターン７０１は、保護パターン７０１の材料膜を基材１１０や絶縁膜１４０などの露出する表面の全面に成膜した後、フォトレジストなどを用いてマスクパターンを形成し、ドライエッチングやウェットエッチングによって不要部分を除去し形成してもよい。また、保護パターン７０１は、保護パターン７０１を形成する前にあらかじめリフトオフ用パターンを形成し、保護パターン７０１となる材料膜の成膜後、リフトオフ用パターンとともに除去するリフトオフ法を用いて形成してもよい。また、保護パターン７０１に用いる材料膜を上述の耐キャビテーション膜として利用する場合、材料膜を除去する必要はない。保護パターン７０１の形成は、適宜、周知の技術を選択できる。

【0057】

以上の工程を含み、液体吐出ヘッド用基板７００が製造される。このように製造された液体吐出ヘッド用基板７００は、インクなどの液体が装填される動作時において、接合面１２１を介した液体の侵入が保護パターン７０１によって抑制される。このため、導電体パターン１２０への液体の侵入が抑制され、上述の各実施形態と同様に、液体吐出ヘッド用基板７００の信頼性を向上させることが可能となる。

【0058】

本実施形態の液体吐出ヘッド用基板７００においても、上述の第２の実施形態で説明した保護パターン７０１の電位を制御するための電位制御パターンを追加してもよい。また、図７（ａ）に示す構造では、保護パターン７０１は、絶縁膜１４０および基材１１０を覆っている。しかしながら、保護パターン７０１が基材１１０を覆わない場合、上述の第３の実施形態で説明した保護パターン７０１と基材１１０との間の電位差を測定するための電位差測定パターンを、液体吐出ヘッド用基板７００に追加してもよい。これら場合においても、上述のように、電位制御パターンや電位差測定パターンは、ユニットＵＮＩＴごとに配されてもよいし、複数のユニットＵＮＩＴで共有されていてもよい。

【0059】

以上、本発明に係る実施形態を示したが、本発明はこれらの実施形態に限定されないことはいうまでもなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、上述した実施形態は適宜変更、組み合わせが可能である。例えば、図１（ａ）に示されるガードリング構造の導電体パターン１５０を備える液体吐出ヘッド用基板１００に、図７（ａ）に示される保護パターン７０１が配されていてもよい。導電体パターン１５０に加えて、液体供給口１６０の壁面のうち少なくとも絶縁膜１４０ａと絶縁膜１４０ｂとの接合部を覆うように保護パターン７０１が配されることによって、液体吐出ヘッド用基板１００の信頼性をさらに向上させることが可能となる。

【0060】

その他の実施形態
ここで、上述の液体吐出ヘッド用基板１００、５００、６００、７００を用いた液体吐出装置について説明する。図９（ａ）は、インクジェット方式のプリンタ、ファクシミリ、コピー機等に代表される液体吐出装置１６００の内部構成を例示している。本例で液体吐出装置は記録装置と称されてもよい。液体吐出装置１６００は、所定の媒体Ｐ（本例では紙等の記録媒体）に液体（本例ではインク、記録剤）を吐出する液体吐出ヘッド１５１０を備える。本例では液体吐出ヘッドは記録ヘッドと称されてもよい。液体吐出ヘッド１５１０はキャリッジ１６２０の上に搭載され、キャリッジ１６２０は、螺旋溝１６０４を有するリードスクリュー１６２１に取り付けられうる。リードスクリュー１６２１は、駆動力伝達ギア１６０２、１６０３を介して、駆動モータ１６０１の回転に連動して回転しうる。これにより、液体吐出ヘッド１５１０は、キャリッジ１６２０と共にガイド１６１９に沿って矢印ａまたはｂ方向に移動しうる。

【0061】

媒体Ｐは、紙押え板１６０５によってキャリッジ移動方向に沿って押さえられており、プラテン１６０６に対して固定される。液体吐出装置１６００は、液体吐出ヘッド１５１０を往復移動させて、搬送部（不図示）によってプラテン１６０６上に搬送された媒体Ｐに対して液体吐出（本例では記録）を行う。

【0062】

また、液体吐出装置１６００は、フォトカプラ１６０７、１６０８を介して、キャリッジ１６２０に設けられたレバー１６０９の位置を確認し、駆動モータ１６０１の回転方向の切換を行う。支持部材１６１０は、液体吐出ヘッド１５１０のノズル（液体吐出口、或いは単に吐出口）を覆うためのキャップ部材１６１１を支持している。吸引部１６１２は、キャップ内開口１６１３を介してキャップ部材１６１１の内部を吸引することによる液体吐出ヘッド１５１０の回復処理を行う。レバー１６１７は、吸引による回復処理を開始するために設けられ、キャリッジ１６２０と係合するカム１６１８の移動に伴って移動し、駆動モータ１６０１からの駆動力がクラッチ切換等の公知の伝達機構によって制御される。

【0063】

また、本体支持板１６１６は、移動部材１６１５およびクリーニングブレード１６１４を支持しており、移動部材１６１５は、クリーニングブレード１６１４を移動させ、ワイピングによる液体吐出ヘッド１５１０の回復処理を行う。また、液体吐出装置１６００には制御部（不図示）が設けられ、当該制御部は上述の各機構の駆動を制御する。

【0064】

図９（ｂ）は、液体吐出ヘッド１５１０の外観を例示している。液体吐出ヘッド１５１０は、複数のノズル１５００を有するヘッド部１５１１と、ヘッド部１５１１に供給するための液体を保持するタンク（液体貯留部）１５１２とを備えうる。タンク１５１２とヘッド部１５１１とは、例えば破線Ｋで分離することができ、タンク１５１２を交換することができる。液体吐出ヘッド１５１０は、キャリッジ１６２０からの電気信号を受け取るための電気的コンタクト（不図示）を備えており、当該電気信号にしたがって液体を吐出する。タンク１５１２は、例えば繊維質状または多孔質状の液体保持材（不図示）を有しており、当該液体保持材によって液体を保持しうる。

【0065】

図９（ｃ）は、液体吐出ヘッド１５１０の内部構成を例示している。液体吐出ヘッド１５１０は、基体１５０８と、基体１５０８の上に配され、流路１５０５を形成する流路壁部材１５０１と、液体供給路１５０３を有する天板１５０２とを備える。基体１５０８は、上述の液体吐出ヘッド用基板１００、５００、６００、７００の何れであってもよい。また、吐出素子ないし液体吐出素子として、ヒータ１５０６（電気熱変換素子、発熱抵抗素子とも言えうる）が、液体吐出ヘッド１５１０が備える基板（液体吐出ヘッド用基板）に各ノズル１５００に対応して配列されている。各ヒータ１５０６は、当該ヒータ１５０６に対応して設けられた駆動素子（トランジスタ等のスイッチ素子）が導通状態になることによって駆動され、発熱する。

【0066】

液体供給路１５０３からの液体は、共通液室１５０４に蓄えられ、各流路１５０５を介して各ノズル１５００に供給される。各ノズル１５００に供給された液体は、当該ノズル１５００に対応するヒータ１５０６が駆動されたことに応答して、当該ノズル１５００から吐出される。

【0067】

図９（ｄ）は、液体吐出装置１６００のシステム構成を例示している。液体吐出装置１６００は、インターフェース１７００、ＭＰＵ１７０１、ＲＯＭ１７０２、ＲＡＭ１７０３およびゲートアレイ（Ｇ．Ａ．）１７０４を有する。インターフェース１７００には外部から液体吐出を実行するための外部信号が入力される。ＲＯＭ１７０２は、ＭＰＵ１７０１が実行する制御プログラムを格納する。ＲＡＭ１７０３は、前述の液体吐出用の外部信号や液体吐出ヘッド１７０８に供給されたデータ等、各種信号ないしデータを保存する。ゲートアレイ１７０４は、液体吐出ヘッド１７０８に対するデータの供給制御を行い、また、インターフェース１７００、ＭＰＵ１７０１、ＲＡＭ１７０３の間のデータ転送の制御を行う。

【0068】

液体吐出装置１６００は、ヘッドドライバ１７０５、並びに、モータドライバ１７０６、１７０７、搬送モータ１７０９、キャリアモータ１７１０を更に有する。キャリアモータ１７１０は液体吐出ヘッド１７０８を搬送する。搬送モータ１７０９は媒体Ｐを搬送する。ヘッドドライバ１７０５は液体吐出ヘッド１７０８を駆動する。モータドライバ１７０６、１７０７は搬送モータ１７０９およびキャリアモータ１７１０をそれぞれ駆動する。

【0069】

インターフェース１７００に駆動信号が入力されると、この駆動信号は、ゲートアレイ１７０４とＭＰＵ１７０１の間で液体吐出用のデータに変換されうる。このデータにしたがって各機構が所望の動作を行い、このようにして液体吐出ヘッド１７０８が駆動される。

【符号の説明】

【0070】

１００，５００，６００，７００：液体吐出ヘッド用基板、１１０：基材、１２０，１５０：導電体パターン、１２１：接合面、１２５，１２７，１５０ａ，１５０ｂ：導電部材、１３０：液体吐出素子、１４０：絶縁膜、１６０：液体供給口

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】